تم انجاز اطروحة الدكتوراه للطالبة “تغريد عبد الامير حسين” في قاعة المناقشات في قسم الهندسة البيئية عن بحثها الموسوم (معالجة مياه الصرف لمصافي النفط مع انتاج الطاقة الكهربائية في منظومة متكاملة للاراضي الرطبة المشيدة المتضمنة خلية الوقود الحيوية) في يوم الثلاثاء المصادف ١٦ /٦/ ٢٠٢٠ وباشراف الاستاذ الدكتور زينب زياد اسماعيل وتألفت لجنة المناقشة برئاسة الاستاذ الدكتور احمد عبد محمد وعضوية كل من الاستاذ المساعد الدكتورة فائزة عز الدين غريب والاستاذ المساعد الدكتور مهنج جاسم محمد رضا والاستاذ المساعد الدكتور خالد خزعل حمادي و الاستاذ المساعد الدكتور علي جويد جعيل. ركزت الباحثة في هذه الدراسة على تصميم واعداد عدة منظومات متكاملة من خلايا الوقود الحيوي والاراضي الرطبة المشيدة وتم تزويدها بالمياه العادمة الحقيقية المتولدة من وحدات معامل تكرير النفط وتشغيلها على نظامين المتدفق والمستمر لغرض تقييم امكانية معالجة المياه المتخلفة عن الصرف الصناعي النفطي, توليد الطاقة ونمو النبات في آن واحد. هذا وقد تم في هذه الدراسة اعتماد وتقييم نتائج فحوصات ٧٥٠ نموذج. فقد تم تصميم وأعداد ثلاث منظومات متكاملة من خلايا ذات الوقود الحيوي والأراضي الرطبة المشيدة وملئ كل منظومة منهم بمادة ساندة مختلفة عن الاخرى وتشغيلهم على نظام متدفق لأجل دراسة تأثير المادة الساندة. المنظومة MFC-CW١ تم ملئها بالحصى, MFC-CW٢ تم ملئها بمخلفات السيراميك المكسور ,في حين MFC-CW٣ تم ملئها بمخلفات الزجاج المكسور. اوضحت نتائج الدراسة ان اعظم كفاءة ازالة للمحتوى العضوي والمتمثل بطلب الأوكسجين الكيميائي كانت ٩٨.٧٥% ، ٩٧.٦٧، و٩٥.٨٣% للأنظمة MFC-CW١،CW٢ MFC- و MFC-CW٣ على التوالي. في حين أن اعظم كثافة طاقة ناتجة كانت ١٩.٨٦, ١٩.٠٤, و ١٨.٧ ملي واط/م٢ للأنظمة MFC-CW١,CW٢ MFC-, و MFC-CW٣على التوالي. ولأجل تقييم تأثير النباتات المختارة ودور كل نبات في ازالة الملوثات على اداء منظومات MFC-CWوازالة المحتوى العضوي من المياه المطروحة عن معامل تكرير النفط. تم تنفيذ ثلاثة منظومات متماثلة التصميم لخلايا الوقود الحيوي والأراضي الرطبة المشيدة MFC-CW٤ ,CW٥ MFC-, و MFC-CW٦على التوالي . حيث تم زرع المنظومة الاولى بنبات القنب الهندي، والثانية بالقصب العادي، والثالثة بدون نبات ويعتبر كنظام مرجعي على التوالي. وتم تشغيل المنظومات الثلاث بنفس الوقت على نظام متدفق. اشارت النتائج الى تقارب أداء المنظومات من حيث الكفاءة وتوليد الطاقة. كما أشارت الى نموكلا نوعي النبات، وأن نمو البراعم كان بشكل طبيعي طوال فترة الدراسة. بالإضافة الى ذلك, تم تصميم ونصب ثلاثة منظومات متماثلة التصميم ونوع النبات المستخدم وهي MFC-CW٧،CW١ و CW٢, بهدف تحديد الالية المهيمنة في معالجة المياه الصناعية العادمة المتولدة من مصافي النفط. اوضحت نتائج الدراسة ان اعلى كفاءة ازالة للمحتوى العضوي والمتمثل بطلب الأوكسجين الكيميائي كانت ٩٦.٥%, ٨٩.٣%, و٩١% للأنظمة ٧MFC-CW, CW١, و CW٢ على التوالي. ان اعظم كثافة طاقة ناتجة كانت ١٢.٣٦ ملي واط/ م٢ في منظومة MFC-CW , في حين ان المنظومتين CW١, و CW٢ لا يتولد عنهما طاقة. كما ان تشغيل المنظومة المتكاملة للخلية ذات الوقود الحيوي والأراضي الرطبة المشيدة بنظام مستمر وبمسافة متغيرة بين كاثود وانود المنظومة المتكاملة وبالقيمتين ١٧سم و٨ سم على طول فترة التشغيل, بينت نتائجها ان نسبة ازالة المحتوى العضوي وصلت الى ٩٩%. كما بلغت اعظم كثافة قدرة بقيمة ٢١.٨٨ ملي واط/م٢ و٢٤.٤٥ ملي واط/ م٢ على التوالي. ولغرض التنبؤ بأداء MFC على اعتباره مكون اساسي ومهم في منظومة ال MFC-CW المتكاملة, تم تطبيق ثلاث نماذج رياضية والتي هي (١) نموذج رياضي يختص بعمليات كهروكيميائية اعتماداً على منحنيات استقطاب نتجت عن فحوصات مختبرية. وتم تقديم تحليل مفصل لإشكال خسائر الفولتية وذلك للوصول الى شكل نهائي يوضح سلوك وعلاقة كثافة التيار وكثافة الطاقة المتولدة في خلية الوقود الاحيائية.(٢) نموذج باتلر- فولمير(BVM) الذي يصف منحني الاستقطاب ايضا , والموديل الذي يصف التفاعلات المتكونة ضمن حدود البايوفلم النامية على سطح الانود. اعتمادا على حسابات معاملات التحديد للنموذج الكهروكيمياوي لمنحنيات الاستقطاب وكثافة الطاقة وللقيمتين ١٧سم و٨ سم كانت معاملات التحديد (R٢) هي ٠.٩٨٢, ٠.٩٦٤ ,٠.٩٧٠, و٠.٨٣٤ على التوالي. كذلك كانت نتائج تطبيق نموذج باتلر- فولمير في توافق مع النتائج المختبرية وبمعاملات تحديد (R٢) ٠.٨٢١, و٠.٨٢٠ للمنظومة المتكاملة للخلية ذات وقود حيوي والأراضي الرطبة المشيدة المشتغلة على نظام مستمر وبمسافة متغيرة بين كاثود وانود المنظومة المتكاملة وبالقيمتين ١٧سم و٨سم على التوالي. (٣) النموذج الرياضي الثالث يختص بوصف الفعاليات الحيوية الحاصلة داخل البايوفلم الناشئة قطب الانود وتأثيرها على نمو البكتريا ونشاطها وأزدياد سمك طبقة الاحياء المجهرية.
